等離子無油點火技術(shù)在循環(huán)流化床鍋爐的運用

1、等離子無油點火技術(shù)在流化床鍋爐運用的前景foreground of Plasma Igniting Technology for Application in CFB Boilers 【摘要】本文主要針對等離子點火技術(shù)在循環(huán)流化床鍋爐的實際應用和工藝考慮問題提出 一些技術(shù)分析，以便對有關(guān)情況作更進一步的探討和研究。Abstract ： this paper is included of the technical analysis about the practical application for plasma igniting in CFB boilers and its related

2、 process policy. The basic target is lead the experts to its future deeply research and discover. 【關(guān)鍵詞】 CFB 等離子點火 問題 技術(shù)應用 結(jié)構(gòu)工藝 Key words: CFB plasma igniting problems technical application structure process 0 引言國電電力科環(huán)集團所屬的 * 電力技術(shù)股份有限公司是國內(nèi)唯一具有多項成 熟自主技術(shù)的等離子點火應用技術(shù)的專業(yè)公司， 具有一流的專業(yè)人才結(jié)構(gòu)和完善 的產(chǎn)、學、研一體化管理模式。 在當

3、今能源和經(jīng)濟危機的雙重市場推動的前提下， 公司非常注意對 CFB 機組的專項技術(shù)儲備，目前更加大了對等離子點火技術(shù)應 用方面的研發(fā)工作，基于二十多年來對循環(huán)流化床鍋爐應用技術(shù)的全面深入研究，我們的 CFB 專家隊伍已取得非常豐富的實踐經(jīng)驗并形成了很多的獨到見解和專項技術(shù)， 已被 CFB 領(lǐng)域廣泛認可。我們在 135MW 、300MW 循環(huán)流化床點火風道制造和設(shè)計 項目以及所有類型和容量的 CFB 機組的技術(shù)改造、基建調(diào)試、運行優(yōu)化、節(jié)能 降耗和脫硫工藝改進等諸多項目上取得了相當多的業(yè)績和成功案例， 理論上也構(gòu) 成了自有的基礎(chǔ)體系。今后一段時間內(nèi)，我們將在等離子點火技術(shù)的 CFB 應用 方面投入

4、大量的的人力和財力資源， 力求從工業(yè)示范、 實驗研究、 性能優(yōu)化和工 藝結(jié)構(gòu)優(yōu)化等內(nèi)容上獲得進一步的進展，做到技術(shù)務實求新，工作認真細致。 1 CFB 鍋爐等離子點火技術(shù)應用的關(guān)鍵技術(shù)難度淺析目前來看，對于等離子點火技術(shù)應用于循環(huán)流化床鍋爐的工程項目來說， 最 影響技術(shù)成敗的幾個方面的關(guān)鍵點如下。1.1 采用燃煤來替代燃油的基本品質(zhì)要求近年來隨著能源危機和經(jīng)濟危機雙重壓力的影響， 國際油價的波動很大， 且 預計在今后相當長的一段時期內(nèi)仍然會持續(xù)走高， 國內(nèi)柴油價格將不會低于每噸 6000 元的基本底線。這就迫使很多大中型火力發(fā)電廠在市場推動的作用下，主 動采用無油點火技術(shù)以降低啟動和低負荷穩(wěn)燃

5、的燃油消耗。 作為純粹的無油點火 技術(shù)來講，國務院和國家發(fā)改委的有關(guān)文件已明確新建機組和大型節(jié)能型機組技 改必須無條件地接受無油或微油點火技術(shù)， 為此，燃煤的基本品質(zhì)問題就成為主 導條件之一被提出來。流化床鍋爐燃用劣質(zhì)煤和其他有足夠熱值的氣、 液態(tài)廢物燃料也是其廣泛發(fā) 展的基本支撐點之一，因而使得 CFB 鍋爐等離子無油或微油點火技術(shù)應用到實 際的工程總需要考慮專門引進一些較優(yōu)質(zhì)煤種來實現(xiàn)燃煤對燃油的替代過程。根據(jù)目前的成功經(jīng)驗和成熟范例的情況， 為保證相當高的成功率， 要求達到 起碼的 CFB 啟動燃煤品質(zhì)如下：干燥無灰基揮發(fā)份 Vdaf 30%或空干基揮發(fā)分 Vad23%；收到基低位發(fā)熱

6、量 18MJ/kg；燃煤全水分 7%；收到基灰分 20%，哈氏可磨系數(shù) 48。1.2 煤粉制備系統(tǒng)的基本要求制粉系統(tǒng)設(shè)計應當充分考慮煤粉的研磨細度和制粉均勻性，要求煤粉細度 R9015%，均勻性指數(shù) n1.0 。此外，每套制粉系統(tǒng)的安全連續(xù)運行小時數(shù)至少可保證 1500 小時以上，能 夠?qū)崿F(xiàn)冷風制粉和基本無故障啟停要求， 控制單元能夠?qū)崿F(xiàn)隨鍋爐保護狀態(tài)的聯(lián) 動關(guān)系，具有足夠的信號聯(lián)絡(luò)通道和簡易操作的要求。 設(shè)備運轉(zhuǎn)過程的機械外在 噪音應小于 100db?？蛇x用制粉系統(tǒng)的基本形式為鋼球磨煤機或中速碾壓類磨煤 機，系統(tǒng)方面應考慮中間儲倉式或可調(diào)直吹式制粉系統(tǒng)， 盡量采用負壓體系以防 粉塵污染。1.

7、3 煤粉輸送與給粉方式要求基于防爆安全的技術(shù)考慮， 建議煤粉輸送系統(tǒng)盡可能采用高濃度的密相輸送 系統(tǒng)。一般來講其控制濃度應為： 中間儲倉系統(tǒng)的粉倉前煤粉輸送管道或鍋爐之 間煤粉轉(zhuǎn)移管道按煤粉濃度為 215kg/kg實現(xiàn)密相輸送； 直吹系統(tǒng)或粉倉下面一 次風管則可按照實際需求， 按 0.250.5kg/kg煤粉濃度以最短的路徑送入燃燒器。給粉方式按中間儲倉鎖氣式旋轉(zhuǎn)給料機原理或螺旋式氣封給粉機原理實現(xiàn)； 而直吹式系統(tǒng)則考慮負壓原理的排粉機出力可調(diào)機構(gòu)來實現(xiàn)粉量調(diào)節(jié)， 如果密封 狀態(tài)良好也可采取正壓潔凈式一次風機原理來調(diào)節(jié)。煤粉輸送要求克服 1020kPa的空間壓力和顆粒群的阻礙作用，這一點上我

8、們已經(jīng)予以充分的重視， 并在實驗室內(nèi)和設(shè)計方案上予以實施， 同時更對密封方 案做了很可靠的改進設(shè)計。1.4 床下點火風道對等離子點火燃燒器的要求床下點火風道及其后續(xù)風道的斷面熱負荷和容積熱負荷都是嚴格限制的， 一 般情況 下 斷面 熱負荷 控制 為 30004000kW/m2 ； 而容 積熱 負 荷控制為 230320kW/m3。這樣就要求我們的床下風道點火裝置必須在一個受迫的有限空 間內(nèi)燃燒，對應的火焰形狀和火炬長度成為關(guān)鍵控制對象。因此，在設(shè)計床下點火裝置時， 必須慎重地對所對應的燃料量進行控制， 有 時簡單地對煤粉量的床下部分根據(jù)熱量加倍似乎不很合適， 必須顧及到火焰充滿 度與燃燒器出力

9、之間的關(guān)系。 此外，盡可能使得火焰的絕對長度不超過布風板以 下 300mm 以上路徑；直徑方向的粗細要占據(jù) 50% 以下通道截面積且不出現(xiàn)火焰 偏斜。為此， 床下燃燒器的設(shè)計中必須考慮火焰整形所需的周界二次風、 環(huán)向多 孔或多孔隙單層或雙層的環(huán)向氣膜二次風。另外，與床上 CFB 煤粉等離子點火燃燒器一樣，流化床的煤粉點火燃燒器 燃盡率必須超過 80%，否則很難保證床溫理想控制和防爆燃機制， 而一般的煤粉 爐點火燃燒器煤粉燃盡率在一次風噴口為 30%左右即可，剩余的依靠上下各層二 次風來分級燃盡。這樣就要求圍繞 CFB 煤粉燃燒器噴口火焰附近，至少要形成 局部的富氧環(huán)境。 整流二次風同時具備火焰

10、熱煙氣溫度控制作用， 將點火風道的 出口煙氣溫度限制在 850以下，并利用氣墊原理將火焰與壁面隔離開來。煤粉量的限制必須達到原來油槍出力的一倍重量出力以下。1.5 床上點火等離子燃燒器的要求流化床鍋爐的布風板以上爐膛區(qū)域充滿 830kg/m3 濃度的復雜流場固體粉 塵顆粒，其作用對流化床本身的流態(tài)化燃燒過程至關(guān)重要， 但對點火燃燒器的煤 粉火焰或燃油火焰具有消極的影響， 如何克服揚塵的火焰阻擋和燃燒弱化效應是 實現(xiàn)可靠點火的關(guān)鍵點。 為此，區(qū)別于床下點火燃燒器的是其外周界二次風的設(shè) 計必須遵從二級或二級以上的雙通道或多通道布風原則， 同時要求最外側(cè)的二次 風要選擇一次風壓或一次風壓以上的更高壓

11、周界風， “護送”一次風和內(nèi)周界二 次風所形成的高燃盡率火焰順暢地進入爐內(nèi)空間， 實現(xiàn)強烈、 穩(wěn)定、受控和連續(xù) 的火焰行程，同時滿足溫控要求。外層周界風的高壓 “風套管” 的內(nèi)部區(qū)域，為火焰形成產(chǎn)生了一個理想的低 阻力通道， 便于火焰鉆入料層物料當中， 有效加熱床料且對屏式過熱器和屏式再 熱器不構(gòu)成任何顯著不良影響。1.6 煤粉倉的設(shè)計與結(jié)構(gòu)取舍選擇的要求作為煤粉倉的設(shè)計，必須保證立料腿的高差至少達到 1.5 米以上，形成良好 氣封。與此同時， 配套適宜的機械式或氣封式鎖氣裝置。 還必須考慮啟停階段低 粉位狀態(tài)下的穩(wěn)定性影響以及清空粉倉所需的吹掃過程， 加裝必要的粉位計， 注 意監(jiān)測料位和粉倉

12、溫度。粉倉需要有專門的布袋除塵器，保證環(huán)境清潔。對于大多數(shù) CFB 機組來說，不要求過大的體積和龐雜的附屬環(huán)節(jié)，一般情 況下人力疏松已滿足防堵措施要求?？傮w來說， 240t/h 左右的 CFB 應滿足總煤 粉倉容量為 1825m3，兩個粉倉或集中式的一個粉倉； 450t/h 左右的 CFB 應滿 足總煤粉倉容量為 3845m3，兩個粉倉或集中式的一個粉倉； 1025t/h 左右的 CFB 應滿足總煤粉倉容量為 8595m3，四個粉倉或集中式的兩個粉倉。粉倉建議為不銹鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯光滑；也可以為混凝土結(jié)構(gòu)加鋼制內(nèi)襯。1.7 對流態(tài)化過程的影響以及布風均勻性的設(shè)計要求考慮到有可能對流化均勻性的影響，

13、建議床上部分應采取外周界風高達 65m/s以上流速的射流控制基礎(chǔ)，幾何計算角度以穿越料層物料后。而床下部分 則應更強調(diào)火焰?zhèn)鞑サ臏囟葓龇植加绊?，如果布風面積小于15m2 則盡可能采取側(cè)給風和預燃的單點火燃燒器方案，且注意引導段足夠的燃燒份額。1.8 鍋爐安全經(jīng)濟運行對點火系統(tǒng)設(shè)計的要求 對于鍋爐整體來說，等離子點火裝置所完成的主要任務在于鍋爐的啟動和低 負荷穩(wěn)燃，需要我們充分考慮過程因素控制的關(guān)鍵。 CFB 等離子點火裝置與煤 粉爐類似裝置有較大的不同， 要求我們單獨地依靠煤粉火焰就可以確保個物料的 較高的燃盡率和穩(wěn)定運行。其煤粉火焰的行程或者是要穿越高濃度的粉塵環(huán)境， 或者是在一個較小空間內(nèi)

14、經(jīng)整形而產(chǎn)生的火焰燃燒， 整個燃燒器類似于某種熱煙 氣發(fā)生器的裝置，否則很難實現(xiàn)安全的火焰輸送過程， 這一點與煤粉爐有所不同。 為了達到這樣的效果，要求我們的 CFB 等離子燃燒器（可簡稱 CFB-PIB： plasma igniting burner）具有燃燒熱負荷較寬范圍可控的特點，滿足 20%鍋爐熱 負荷以下的安全適應能力。 事實上， 這一點對燃油燃燒器也有所要求， 但兩者的 燃燒后效應是不同的，需要設(shè)計時予以考慮和量化， 這一點正是 *電力所擅長的， 可以在投入設(shè)備之前進行各類關(guān)聯(lián)性實驗室研究分析工作， 不斷對樣件進行冷模 和熱態(tài)試燒改進工作。設(shè)計的燃煤火焰需要與料層溫度分布均勻性相適

15、應， 熱煙氣貫穿床料過程中 必須不破壞流化，只能促進燃燒而不能惡化爐內(nèi)動力場分布。2 等離子點火技術(shù)應用到流化床鍋爐的優(yōu)勢分析2.1 CFB 等離子煤粉燃燒器燃燒過程各自獨立、可控 區(qū)別于燃油點火方式的是， 煤粉火焰可以很方便地實現(xiàn)安全的燃燒熱的獨立 機械調(diào)整，而燃油燃燒器的出力和火焰相互之間在切換油槍時會產(chǎn)生明顯的波 動，各個燃燒器不能獨立地得到單個穩(wěn)定控制， 油泵的不良工作狀態(tài)和油壓調(diào)節(jié) 波動使整體的油燃燒器都會發(fā)生異變，很難保證全過程的穩(wěn)定控制。煤粉燃燒器各自的獨立性很好， 只受對應給粉機調(diào)節(jié)特性和燃燒器自身性能 的影響，相互之間基本沒有干擾。 只要點火成功， 完全可以根據(jù)自己的配風要求

16、 和過程熱負荷限制，確定一個準確的給粉量，啟動或穩(wěn)燃過程最需要這一點。2.2 徹底消除了煤、油混燒帶來的問題采用煤粉點火方案后， 脫硫裝置、石灰石系統(tǒng)、 靜電除塵器和布袋除塵器都 不再受到投油過程的禁用限制， 可以隨時予以投入， 確保環(huán)保指標的全過程達標， 解決了帶油啟動的除塵不正常問題。對于煤油混燒階段的不完全燃燒和結(jié)焦趨勢加大的情況， 各型鍋爐都非常敏 感，另外還存在著瓦斯氣體積存的麻煩。 取消或減少摻入燃油比例會使這些困難 得以解決， 至少可以降低由煤油混燒轉(zhuǎn)為純煤工況時的溫度階躍的可能性， 使床 溫的控制趨于平緩， 易于實現(xiàn)正常 850900床溫運行，結(jié)焦的可能性大為降低。 采用油點火

17、啟動方式轉(zhuǎn)換切風時，很容易造成 12 /min 以上溫升率，產(chǎn)生快速 高溫結(jié)焦，也消除了油霧化不良時在風道或料層內(nèi)的積存爆燃和局部燒結(jié)現(xiàn)象。2.3 啟動初始階段對爐內(nèi)溫度的合理控制從燃燒來講，要求啟動過程中燃燒強度和穩(wěn)定狀態(tài)在床料升溫的全過程都達 到很理想的程度，尤其是在 300以下的低溫階段更應重視。可以實現(xiàn)在鍋爐未 正式投入燃料以前實現(xiàn) 400750范圍內(nèi)任何一個料層溫度的動態(tài)恒定過程， 便 于屏式再熱器、 屏式過熱器和其他工質(zhì)冷卻流量較小時的受熱面安全， 使得鍋爐 在很小蒸發(fā)量下的受熱面不至于因為溫度的因素而產(chǎn)生超溫爆管、 整體變形和膨 脹異常。這一點，是比較主要的一個內(nèi)容，對減緩受熱面

18、變形有極大的好處。事實上，作為一個單獨可以自我保持穩(wěn)定燃燒的環(huán)節(jié)， 燃煤火焰更易于形成 貫穿料層的長焰區(qū)， 溫度惰性和耐久性更好。 料層溫度在啟動和低負荷下的最高 值不應超過 720，否則疲勞失效極限為 680730的高溫段優(yōu)質(zhì)合金鋼實際 不能夠承受太高的床溫，煤點火技術(shù)正好克服了這一缺憾。2.4 煤點火技術(shù)可以幫助機組實現(xiàn)經(jīng)濟的安全啟動過程設(shè)計的煤點火基本熱負荷為 12%20%，個別的鍋爐可以實現(xiàn) 8%的最低煤點 火熱負荷穩(wěn)定過程，這就形成了非常有利于汽輪機組的啟動條件。在啟動時，首先讓鍋爐以最低的熱負荷逐漸升溫， 達到一個很穩(wěn)定的最低熱 負荷，這樣就可以在主蒸汽參數(shù)達到溫度 260340、

19、主蒸汽壓力為 0.8 2.0MPa、 主蒸汽流量 425t/h 時開始 3MW300MW 的各容量汽輪發(fā)電機組的汽輪機沖轉(zhuǎn)、 并網(wǎng)，等到機組穩(wěn)定轉(zhuǎn)速并接帶基礎(chǔ)負荷時， 我們可以按照需求逐步增加帶負荷 能力，一旦各方面條件成熟，即可逐漸升至啟動容量 CFB 煤粉燃燒器的最高負 荷，并限制床溫在合適的范圍， 隨時具備正常投煤操作的條件， 比以往對煤油混 燒的擔心就徹底消除了，極大提高了平緩的啟動過程的掌控能力。2.5 煤粉點火燃燒器能節(jié)約大量的燃油由于替代了燃油消耗， 使得流化床鍋爐也能夠?qū)崿F(xiàn)無油或少油點火啟動， 這 樣就大量地減少了啟動燃料成本的消耗， 帶來可觀的經(jīng)濟價值。 為此，可以很便 利地

20、獲得啟動收益， 構(gòu)成煤粉點火的價值核心。 對一臺 135MW 的床上點火 CFB 鍋爐、27 噸左右的啟動耗油來說，其燃油燃料成本約為 165000元人民幣；而改 用優(yōu)質(zhì)煙煤進行點火的話， 約消耗 50 噸左右的煤粉， 折合大約 42000 元人民幣， 兩者相對比產(chǎn)生每次約 123000 元人民幣的收益。針對其他的床下點火的一臺 135MW 的床下點火 CFB 鍋爐、15 噸左右的啟動耗油來說，其燃油燃料成本約 為 100000 元人民幣；而改用優(yōu)質(zhì)煙煤進行點火的話，約消耗 30 噸左右的煤粉， 折合大約 24000 元人民幣，兩者相對比產(chǎn)生每次約 75000 元人民幣的收益。2.6 對于摻入

21、煤泥等劣質(zhì)煤的流化床的穩(wěn)燃貢獻隨著煤價的上漲， 電廠逐步意識到劣質(zhì)煤摻燒的重要性。 但這些泥煤等劣質(zhì) 煤的混入，使點火投煤的床溫要求提高， 甚至于后期低負荷下還要進行助燃操作。 而煤粉啟動燃燒器所提供的煤粉火焰，具有優(yōu)于燃油火焰的穩(wěn)定性和擴散能力， 覆蓋的物料范圍較為廣泛， 易于產(chǎn)生流暢的加熱環(huán)境。 這樣對于劣質(zhì)煤穩(wěn)燃具有 不可比擬的穩(wěn)燃和啟動優(yōu)勢， 關(guān)鍵時刻可以充當主燃燒力的一部分， 填充劣質(zhì)煤 失穩(wěn)的缺憾部分。2.7 解決了大型流化床鍋爐不易進行壓火操作的不足相對于中小鍋爐來講， 大型循環(huán)流化床鍋爐蓄熱能力相對不足， 不宜進行壓 火操作和過于迅速的熱恢復啟動。而 CFB 煤粉啟動燃燒器具有

22、類似于熱煙氣發(fā) 生器的功能， 能夠很方便地隨時予以啟動點火， 也不要求過于繁瑣的點火狀態(tài)和 正常運行狀態(tài)的切換， 溫度和配風的變動性降低到最低程度， 實現(xiàn)了故障狀態(tài)下 安全可靠的點火操作，可以快速啟動。解決了壓火的難題與瓦斯防爆的困難。 3CFB 等離子點火技術(shù)基本特點的分析與建議3.1 煤粉火炬的局部控制因素考慮鑒于煤粉火焰相對比較發(fā)散， 聚攏能力略遜色于燃油火焰， 這就要求我們設(shè) 法通過環(huán)形風、 氣膜風、 高壓周界風來控制火焰形狀和長短關(guān)系。 熱煙氣發(fā)生器 性質(zhì)的燃燒器本身， 就要非常注重容器內(nèi)容積熱負荷的限制， 斷面熱負荷也要適 應于特定的燃燒強度和穩(wěn)燃要求。 燃燒器設(shè)計是不能簡單地根據(jù)

23、燃油出力放大一 倍來考慮煤粉量，更多地應考慮不同粉量所形成的火焰長度、寬度和整形狀態(tài)， 避免對爐內(nèi)屏式受熱面和點火風道的傷害，也要照顧到火焰的整體覆蓋程度。床上燃燒器的火焰， 通過高壓環(huán)形風形成的物料內(nèi)空間環(huán)狀風通道， 可以安 全可靠地送入密相區(qū)正常燃燒， 并達到相當高的燃盡率。 為保持較好的穩(wěn)燃狀態(tài)， 擴容式的煤粉燃燒器預燃段會采用耐火保護層的概念或氣膜風保護的形式， 這是 一個全新的設(shè)計理念，一些高科技手段將加以應用。床下受限空間的燃燒主要針對如何排灰、 限制火炬長度、 保證射流寬度和絕 對保證 80%以上燃盡率幾個方面， 同時也對原來的點火風道加以適當技改， 至少 應增加足夠數(shù)量和風速的

24、高壓環(huán)形風設(shè)計。對于給粉的防回火設(shè)計和順暢落粉的工藝考慮主要依靠專門結(jié)構(gòu)及其氣力 密封來實現(xiàn)， 我們要正視高壓背景環(huán)境對給粉及火焰輸送過程的特殊性要求， 沒 有充分的設(shè)計模擬和試燒工作證明， 就堅決不能投入工業(yè)應用。 此外，根據(jù)實際 需求，還可以在 * 自己的實驗室內(nèi)模擬粉塵雨幕對火焰的干擾破壞性影響， 切實 體現(xiàn)火炬模擬的充分性，使我們的技術(shù)始終處于絕對的領(lǐng)先和很高的可靠性。3.2 制粉系統(tǒng)設(shè)計方案循環(huán)流化床鍋爐燃用燃料粒徑較大，不設(shè)有相應的一次風粉系統(tǒng)，因此， 不能滿足等離子點火燃燒器燃用煤粉的需求。 為此需要建設(shè)一套制粉、 送粉系統(tǒng)。一次風粉系統(tǒng)的設(shè)計原則是：1）、在保證安全的前提下，盡

25、量降低初投資；2）、盡量利用現(xiàn)有的設(shè)備和系統(tǒng)；3）、能夠做到一套制粉系統(tǒng)，多臺鍋爐使用。 一次風粉系統(tǒng)的設(shè)計，可以有如下三種方案：如電廠同時有煤粉鍋爐，而且煤粉鍋爐的煤質(zhì)非常好，符合流化床鍋爐等離子點火的要求。那么可以采用如下方案：1、循環(huán)流化床鍋爐安裝 12 個小型粉倉，粉倉下安裝給粉機。2、等離子點火燃燒器安裝在原床上或床下油槍處，一次風來自原鍋爐的一次風機。3、煤粉從煤粉爐的粉倉下面，通過氣力輸送系統(tǒng)輸送到流化床鍋爐的粉倉 中。該氣力輸送系統(tǒng)示意圖如下：如電廠沒有煤粉爐或煤粉爐的煤質(zhì)較差，不適合循環(huán)流化床鍋爐等離子點 火的需要， 那么需要單獨建設(shè)一套制粉系統(tǒng)， 然后將制成的煤粉通過氣力輸

26、送系 統(tǒng)送到流化床鍋爐的就地粉倉中。 為降低投資，可以一套制粉系統(tǒng)對應多臺鍋爐。流化床鍋爐的粉倉、給粉機、一次風系統(tǒng)的設(shè)計方案同方案一。 該制粉系統(tǒng)屬于成熟技術(shù)，磨煤機可以采用鋼球磨或者中速磨，根據(jù)鍋爐 容量的不同，可以選擇不同出力的磨煤機， 其初投資從十幾萬元到幾十萬元不等。* 公司熱態(tài)試驗臺安裝了一套中速磨制粉系統(tǒng)，可供電廠參考。如下圖：如電廠附近有煤粉爐，而且能夠提供滿足流化床鍋爐等離子點火需要的合 格煤粉，那么也可以采用汽車輸送煤粉的方案。 電廠在點火前將其他地方的煤粉 通過煤粉運輸車運到電廠， 并儲存于粉倉中， 供等離子點火使用。 其他一次風粉 系統(tǒng)同方案一。系統(tǒng)如下圖所示：1、煤粉

27、運輸車 2 、等離子點火燃燒器 3 、煤粉混合器 4 、粉倉 5 、給粉機 該設(shè)計方案的優(yōu)點是：1、系統(tǒng)設(shè)計簡單，投資和方案一相比大幅度降低；2、如能夠找到可靠的煤粉來源，可以實現(xiàn)鍋爐無燃油系統(tǒng)運行； 缺點： 煤粉現(xiàn)在并非常規(guī)工業(yè)產(chǎn)品，鍋爐等離子點火受煤粉來源的制約，需要落實采購 煤粉渠道；必要時可以考慮多個電廠建設(shè)一個制粉中心，或有固定的煤粉供應商。4等離子無油點火技術(shù)在流化床鍋爐運用的前景4.1 等離子點火技術(shù)簡介煤粉鍋爐等離子點火及穩(wěn)燃技術(shù)是一項可以在煤粉鍋爐點火和穩(wěn)燃過程中 以煤粉燃燒完全替代燃油的有效節(jié)油技術(shù)， 目前對于 Vdaf25%的煙煤類型燃煤 具有非常好的商業(yè)運用業(yè)績， 成功

28、率極高。 最近在俄羅斯成功點燃揮發(fā)分相對較 低的哈巴煤( Vdaf=20.5%)、且配套錘擊磨煤機的哈巴地區(qū)某電站鍋爐，最具說 服力的是這臺鍋爐的歷史， 該爐曾經(jīng)在俄羅斯等離子專家們努力了近三十年后無 法采用等離子成功點火后放棄的原型爐， 該業(yè)績已被俄羅斯很多家報紙和電視臺 報道，并給予非常高的評價。目前在韓國已有五臺 600MW 以上機組成功業(yè)績， 臺灣和平電力已有兩臺 660MW 機組的建設(shè)業(yè)績，歐共體、能源部和東西亞很多 國家已經(jīng)十分關(guān)注這項技術(shù)， 并以開始正式的意向性接觸， 不久將陸續(xù)在這些地 域獲得合同。該技術(shù)具有很多優(yōu)點， 一是可以煤替代燃油， 年節(jié)約數(shù)百萬噸的火力發(fā)電耗 油；二是

29、運行成本低，僅為燃油運行成本的 1020%；三是輔助系統(tǒng)安全，避免 了因燃油而造成的時有發(fā)生的火災和人身傷亡事故； 四是避免了有油點火不能投 電除塵器而造成的冒黑煙等環(huán)保問題； 五是簡化了電站燃料系統(tǒng)， 實現(xiàn)電站鍋爐 單一燃料運行。等離子體點火技術(shù)應用的關(guān)鍵在于對現(xiàn)場鍋爐技術(shù)性能的理解和經(jīng)驗， 沒有 良好的市場聲譽和強大的技術(shù)儲備沒有辦法實現(xiàn)成功的商業(yè)應用， 而循環(huán)流化床 技術(shù)正是我們二十三年來最充分的積累， *公司有多人從事過多年的 CFB 運行 與檢修，并有相當權(quán)威性的專家們主導這方面的專業(yè)學術(shù)研究和運用， 已完成六 臺自主改進型 135MW/300MWCFB 點火風道及系統(tǒng)設(shè)計制造，在技

30、術(shù)上引用了 最先進的理念。此外已在某電廠一臺 135MWCFB 機組上開始了等離子點火的技 術(shù)合作，產(chǎn)品不久完成安裝投入使用。一九九八年， 由原中國國家電力公司立項重點攻關(guān)， 在國家科技部、 國家經(jīng) 貿(mào)委、國家發(fā)展改革委員會等單位的大力支持下， 項目承擔單位國電科技環(huán)保集 團公司* 電力技術(shù)有限公司在充分總結(jié)前人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上， 針對關(guān)鍵技術(shù)難題做 了大量的工作， 攻克了多項技術(shù)難關(guān)， 申請了十幾項專利 (其中國際專利一項) ， 形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的 DLZ 200型等離子點火及穩(wěn)燃技術(shù)， 并使該技術(shù)達 到了廣泛的工業(yè)應用水平。2000年 9月 28 日，原中國國家電力公司針對該技術(shù)召開鑒定

31、及現(xiàn)場技術(shù)交 流會，與會專家鑒定結(jié)論認為： “該成果解決了多項技術(shù)關(guān)鍵問題，達到了世界 領(lǐng)先水平”。2001年，等離子點火裝置被中國國家五部委確認為“國家重點新產(chǎn) 品”，為了進一步積極慎重地推廣等離子點火， 2002年7 月，中國國家電力公 司組織專家組對全國等離子點火的推廣情況進行調(diào)研， 組織編寫電站鍋爐等離 子點火技術(shù)應用指南 。隨后，等離子點火裝置產(chǎn)業(yè)化示范工程被中國國家環(huán)保 總局確認為國家重點環(huán)境保護實用技術(shù)（ A 類），2003 年該項目榮獲“中國電力 科學技術(shù)一等獎” ,2004 年榮獲“國家科學技術(shù)進步二等獎” 。自 2000 年取得技術(shù)鑒定以來，該技術(shù)在商業(yè)應用中得到較快發(fā)展，

32、已形成 較完善的系列產(chǎn)品 ,具有廣泛的適用性 .截至 2008年 12月， *電力技術(shù)股份有限 公司等離子煤粉點火裝置已經(jīng)完成或正在實施的大型電站煤粉鍋爐已超過 470 余臺，其中機組容量從 50MW 至 1000MW 機組，已節(jié)約燃油費用 67 億多元人 民幣。這些機組燃用的煤種包括貧煤、煙煤、褐煤；制粉方式既有中間貯倉式， 也有直吹式，而以直吹式為多；磨煤機有鋼球磨、中速磨、風扇磨、雙進雙出磨 等；燃燒方式既有四角切圓燃燒，又有墻式燃燒；有直流燃燒器，亦有旋流燃燒 器?；竞w了國內(nèi)外大型電站鍋爐的各種不同燃燒方式、 不同制粉方式的各種 爐型。這其中除少數(shù)電廠是技術(shù)改造外， 絕大多數(shù)是基建

33、機組。 應用實踐證明該 技術(shù)點火穩(wěn)燃靈活可靠。在大型基建機組上的成功應用，不僅使每臺機組節(jié)約了幾千噸的調(diào)試用油， 同時還簡化了燃油系統(tǒng)， 減少了貯油罐的容量， 降低了油槍出力， 減少了建設(shè)油 系統(tǒng)的占地，節(jié)省了基建初投資。 目前擁有內(nèi)蒙古東勝電廠等三座無燃油示范電 廠的成功業(yè)績。這些年以來 ,大多數(shù)已運用 * 等離子技術(shù)的 3001000MW 火電燃 煤主力機組在基建調(diào)試期都實現(xiàn)了無油啟動和點火， 應用效果很好。 該技術(shù)已進 行了大規(guī)模的商業(yè)應用，且得到了市場廣泛的認可，其可靠性、穩(wěn)定性、安全性 和適應性都在實際應用中得到了證實。等離子點火原理及說明可參考有關(guān)附件說明。4.2 循環(huán)流化床鍋爐對

34、等離子點火技術(shù)運用的技術(shù)特點 4.2.1循環(huán)流化床鍋爐的燃燒特點循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)最大特點是通過物料循環(huán)系統(tǒng)在爐內(nèi)循環(huán)反復燃燒和低溫燃燒，循環(huán)流化床的床溫一般控制在850 900左右。循環(huán)流化床燃燒時大量的固體顆粒被煙氣帶出爐膛， 在爐膛出口處的分離器將固體顆粒分離下 來并經(jīng)過反料器送回爐床內(nèi)再燃燒， 如此反復循環(huán)， 就形成了循環(huán)流化床。 由于 循環(huán)燃燒使燃料顆粒在爐內(nèi)的停留時間大大增加， 直至燃盡， 流態(tài)化的燃燒是以 高擾動、固體粒子強烈混合以及沒有固定床面和物料循環(huán)系統(tǒng)為其特征， 被煙氣 攜帶床料經(jīng)氣固分離器后， 返回床內(nèi)繼續(xù)燃燒。 物料的這種多次循環(huán)和爐膛內(nèi)固 體粒子劇烈碰撞混合，提

35、高了燃燒效率和鍋爐的燃燒效率。床內(nèi)惰性熱物料在任何時候都占全部床內(nèi)固體物料的97 98，床內(nèi)的含碳量只占 15 3，床內(nèi) 98以上惰性熱物料的巨大熱容量以及流態(tài)化燃 燒過程，使得燃燒熱強度增大，其爐膛截面熱強度可達 2.88MW m2（300MW 機W型煤粉爐為 471MW m2），爐膛容積熱強度可達 0.821.7MW m2，爐 內(nèi)水冷壁傳熱系數(shù)是煤粉爐的數(shù)倍。4.2.2 針對 CFB等離子點火的技術(shù)運用考慮 等離子煤粉點火燃燒器是等離子點火裝置的重要組成部分， 其性能必須滿足 通過等離子電弧直接點燃煤粉的需要， 同時又受到機組原設(shè)計的限制， 需要統(tǒng)籌 考慮等離子燃燒器的布置位置、 點火和穩(wěn)

36、燃的能力、 出力的大小、 以及作為燃燒 器單獨使用時的性能要求等。設(shè)計 CFB等離子燃燒器的原則如下。a 在保證燃燒器可靠點燃、高效燃燒、不發(fā)生結(jié)渣現(xiàn)象的前提下，最大限度 地保持原設(shè)計系統(tǒng)的特性，避免對鍋爐物料流化和爐內(nèi)溫度場產(chǎn)生較大的影響。b 能夠在循環(huán)流化床正式投煤點火以前可以充當獨立的燃燒支持系統(tǒng)， 幫助 機組輕松地完成鍋爐、汽輪機和整個熱力系統(tǒng)的暖機、沖轉(zhuǎn)、定速、并網(wǎng)和接帶 基本負荷的全部過程。c 此外，為確保鍋爐耐火澆注料的舒適膨脹和控制幾本負荷參數(shù)，建議等離 子點火煤粉射流所具備的燃燒熱功率不超過鍋爐最大熱負荷的23%。d 燃燒器進行改造時，僅需將原設(shè)計油槍的位置布置為等離子煤粉燃

37、燒器， 燃燒器輸出熱功率不變最大給煤出力應為原來油燃燒器油量的兩倍左右， 使用煤 量通過給粉機轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)控制。c 需要定制一個中間粉倉，用于來粉的良好控制和儲備，該粉倉可以共用。也可以根據(jù)場地情況，采用正壓的或負壓的直吹式給粉調(diào)節(jié)一次風系統(tǒng)。d 煤粉的來源可以采用自制粉、 就近輸粉、 外購等方式， 僅需要一個造價不 超過幾十萬元的制粉及輸粉系統(tǒng)即可， 多臺廠內(nèi)機組則只需要公用一個制粉系統(tǒng) 和多路輸粉系統(tǒng)。e 充分考慮爐內(nèi)復雜的湍流固體顆粒對煤粉火焰的破壞性影響， 燃燒器屬于 專用的具有預燃室、 強流導向風和預混段功能的多級自穩(wěn)燃直流燃燒器， 燃燼率 不小于 85%。f 煤粉細度 R9015%、

38、揮發(fā)分 Vdaf30%、熱值 18000kJ/kg 、灰分 25% 是對煤粉質(zhì)量的基本要求，煤矸石電廠、燃用普通燃煤和其他燃用劣質(zhì)煤的 CFB 機組需要訂購這樣的煤種。g 一般情況下， 對于具有床上點火油槍的 CFB鍋爐，不建議更改床下點火風 道，僅需要對床上點火燃燒器進行等離子改造即可， 可以簡化由于粉塵所帶來的 排灰問題和火炬引導困難； 而對于僅有床下點火風道的等離子改造必須加裝排灰 管和火炬引導二次風環(huán)或噴嘴組， 此時也建議將床上下二次風口作為等離子煤粉 點火燃燒器改進點，在點火后可正常地采用雙二次風概念供風。4.3 煤質(zhì)是否滿足等離子點火要求的可行性分析 鍋爐燃料的燃燒特性是等離子煤粉

39、點火裝置設(shè)計的基本依據(jù)，通過等離子 發(fā)生器的合理布置、 等離子燃燒器的結(jié)構(gòu)設(shè)計， 合理分配內(nèi)燃式燃燒器內(nèi)的熱負 荷，在保證點火的前提下， 實現(xiàn)防止結(jié)焦和提高燃燒效率是等離子煤粉點火裝置 設(shè)計優(yōu)先考慮的因素。通常循環(huán)流化床鍋爐燃用煤種煤質(zhì)較差，大多屬于灰分較大、揮發(fā)份較低 的煤質(zhì)，而且煤的發(fā)熱量很低，屬于較難著火的煤，直接用這種煤來進行點火， 往往會產(chǎn)生如下問題：1、煤粉發(fā)熱量低，投入熱量少，不能滿足鍋爐啟動要求； 2、煤粉的燃盡率低，造成底料中積聚了大量熱量，可能導致結(jié)焦等問題；3、煤中灰分多，點火過程中產(chǎn)生的爐渣增加了底料量，可能導致局部流化 不暢。4、煤質(zhì)灰分大，較難被磨制成粉，所以將不得

40、不加大磨煤機的出力和送粉 系統(tǒng)的容量。由于啟動過程僅需要少量的燃煤，建議采購神木神府煤、大同煙煤、印尼煙煤等類似易燃煤種，如燃用神府，那么煤中的灰分僅占10左右，按每次點火燃用煤粉 60100噸來計算，那么每次點火產(chǎn)生的灰渣的總量為 610 噸，按煤 粉鍋爐的計算方法，其中 90是飛灰，則增加的大渣僅為 6001000kg，不會對 鍋爐的底料構(gòu)成大的影響。4.4 等離子點火系統(tǒng)的設(shè)計等離子點火輔助系統(tǒng)主要包括： 等離子載體風系統(tǒng)、 圖像火檢系統(tǒng)、 冷卻水 系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及控制系統(tǒng)。 這些系統(tǒng)的設(shè)計和其他的煤粉鍋爐的設(shè)計要求完全 相同。設(shè)計方案是成熟的。一套等離子點火系統(tǒng)的構(gòu)成如下圖所示：隔離變壓器電源整流柜數(shù)據(jù)總線一次風等離子發(fā)生器冷卻水 載